烟厂卷接机组PLC与工控机网络的监控系统设计

王建萍

（中北大学 电气工程系，山西 太原 030051）

0 引言

英国莫林斯（MOLINS）公司制造的MK9-5卷烟机和PA8-5接嘴机在我国卷烟厂的使用相当广泛。由于该机器自动控制部分存在技术老化、不易维护等弊端，因此用户迫切希望提高机组的自动控制水平。

我国自行研制的卷接机组电控系统几年前已通过了中国烟草总公司的鉴定，应用于卷接机的自动控制改造，它以PLC为核心对卷接机进行自动化生产的逻辑控制，并通过单板机以CRT来显示机器的运行状态。然而随着计算机技术的不断发展及生产管理自动化水平的提高，卷烟生产过程中仅仅将自动化手段局限于生产的控制过程已不能成为自动化生产的最终目标，人们不仅希望能及时获得各台机器运转情况的有关信息，而且希望能随时掌握车间整体生产情况的各类信息，及时发现问题，分析原因，采取措施，以便统筹规划，更好地完成生产计划。本文介绍了应用于卷烟生产的PLC与计算机网络相结合构成的监控管理系统。

1 运用PLC与计算机网络结合构成新型系统

在生产过程控制方面，PLC具有计算机不可取代的优势，而PLC的许多不足又需要计算机来弥补，因而我们在本系统中将PLC与计算机结合起来完成控制和管理过程。

生产过程中由PLC采集数据并发送给计算机，计算机负责收集数据，产生报告，帮助设计过程规划、模型和分析控制参数，帮助监测和控制过程质量，完成工厂管理功能。目前工业管理正成为计算机的一个比较大的应用领域。计算机和PLC结合起来为生产提供实时监控，通过计算机对PLC发送的数据进行处理，由CRT显示器以各种方式显示生产过程的关键值，接收操作人员对过程控制和调整的输入，显示生产数据、统计以及监督信息。图1为由PLC和计算机网络构成的卷接机组监控系统框图。

图1 PLC与计算机网络构成的卷接机组监控管理系统框图

该系统中各微机工作站采用网络形式实现资源共享，这样既便于统一管理，又安全可靠。各微机工作站从对应的PLC采集数据，独立进行一系列的处理，由网络管理人员对各工作站的信息综合分析处理，得到机组的总体情况，并将最高产量、最低产量、平均产量和机器名次等信息以中断方式反馈给各微机工作站。

2 系统优化设计方案

图2为微机工作站的程序流程图。

2.1 PLC和计算机串行通讯设计

系统采用232串行口使计算机与PLC相连，串行通讯不仅成本低，而且易于连入网络，富士PLC提供了代串行通讯使用的通讯模块，在通讯模块中可以设定所需的通讯方式，由它对PLC进行通讯协议的设定和通讯口初始化，这样就允许使用简单的ASCII命令来使计算机和PLC进行通讯。

图2 微机工作站程序流程图

2.2 数据处理

程序在数据处理时需计算出生产过程中的盘纸消耗、滤棒消耗、水松纸消耗、总产量、好烟产量、总消耗和有效作业率等数据，累计故障次数及持续时间，并得到烟机当前状态、机器速度、上次停机原因以及一些其他参考信息等待程序调用。

2.3 英文操作系统中的汉字显示、自制字库与使用

在对机器运行状态的显示过程中我们需要用到汉字，当然也可以在汉字操作系统下运行程序，但庞大的汉字库占据了较大的内存，而显示过程中只需要其中很少的一部分，这样就会造成很大的浪费，另外，我们所需要的汉字显示应做到醒目、清晰，在一定距离以外亦能引起注意，因此根据多种需要自制了点阵、矢量及图形字库，并采用西文操作系统下的汉字显示技术，编写了相应的汉字显示函数，不仅大小任意，而且平滑、匀称、美观漂亮。

2.4 优化运行环境

该系统中微机工作站一律采用工控机，工控计算机较普通实验室微机具有更良好的性能和抗干扰性，可以安全工作于烟厂车间。

为保证微机工作站中程序及数据的安全，加快程序及数据的读取速度，微机工作站不使用硬盘，将系统程序及用户程序固化于EPROM中，对需要存储的信息可利用网络服务器的硬盘资源进行存储。

该设计程序完全避免了烟机操作人员的干预，故微机工作站无需配备键盘，既提高了效率，也保证了程序的安全运行。

3 监控系统的可扩展性及通用性

该系统还可通过网络进一步扩大其信息交换范围，以实现更高层次的自动化管理，此外本系统所提出的思想不仅局限于烟厂，还可应用于其他企业的自动化管理。

4 结论

本文以PLC为核心，设计了PLC与工控计算机网络相结合构成的卷接机组监控管理系统，即在PLC发挥其工业监测和控制优势的同时，引入计算机来完成对控制系统的组织工作，包括对PLC的数据采集，机器状态的监控及运转情况记录，通过星形拓扑结构的局域网，实现整个控制系统各台机器情况的统一管理。编写了用于232串行口异步通讯的接口程序，通过实现非汉字操作系统下的汉字显示，自制方便灵活的小型字库，有效地利用了磁盘空间，节省了内存，提高了程序运行速度。该系统为卷烟厂提供了高层次的监控管理系统模型，具有科学性、实用性。其网络结构、程序结构的合理设计使管理过程简捷、清晰，操作方便、灵活。

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